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1、(10)申请公布号 CN 103890361 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103890361 A (21)申请号 201280052724.X (22)申请日 2012.11.05 2011-281331 2011.12.22 JP F02F 1/00(2006.01) C23C 4/02(2006.01) C23C 4/12(2006.01) C23C 4/18(2006.01) (71)申请人 日产自动车株式会社 地址 日本神奈川县 (72)发明人 三轮纮敬 渡边孝文 杉山精一 林三雄 寺田大辅 熨斗良次 盐谷英尔 宫元嘉昭 谷口和昭 (74)专利代理机构 北京林达。
2、刘知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11277 代理人 刘新宇 张会华 (54) 发明名称 汽缸体的制造方法及汽缸体 (57) 摘要 一种汽缸体的制造方法， 为了通过将轴承盖 (7) 安装于汽缸体 (1) 而使缸孔 (3) 的内表面变 形为目标形状， 将轴承盖(7)安装前的汽缸体(1) 中的缸孔 (3) 的内表面加工为与目标形状不同的 第1形状， 喷镀膜(5)形成于具有该第1形状的缸 孔 (3) 的内表面。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.04.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/078624 2012.11.05 (87)P。
3、CT国际申请的公布数据 WO2013/094324 JA 2013.06.27 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103890361 A CN 103890361 A 1/1 页 2 1. 一种汽缸体的制造方法， 其特征在于， 为了通过将轴承盖安装于汽缸体而使缸孔的内表面变形为目标形状， 将轴承盖安装前 的汽缸体中的缸孔的内表面加工为与上述目标形状不同的第 1 形状， 在具有上述第 1 形状的缸孔的内表面形成喷镀膜。 2. 根据权利。
4、要求 1 所述的汽缸体的制造方法， 其特征在于， 将轴承盖安装于在缸孔的内表面形成有喷镀膜的汽缸体， 使用刚性连接于驱动部并被驱动部驱动而旋转的半精加工工具来对上述喷镀膜实施 半精加工。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的汽缸体的制造方法， 其特征在于， 上述目标形状是具有规定的圆柱度的圆筒形， 上述第 1 形状是在缸孔的轴向中间位置的、 与该轴向垂直的截面上呈椭圆形状或者长 圆形状的形状。 4. 一种汽缸体， 其特征在于， 具有 ： 缸孔的内表面， 其被加工成与目标形状不同的第 1 形状 ； 喷镀膜， 其形成于具有上述第 1 形状的缸孔的内表面。 5. 根据权利要求 4 所述的汽缸体， 。
5、其特征在于， 通过将轴承盖安装于汽缸体而使上述缸孔的内表面从上述第 1 形状变形为上述目标 形状。 6. 根据权利要求 4 或 5 所述的汽缸体， 其特征在于， 上述目标形状是具有规定的圆柱度的圆筒形， 上述第 1 形状是在缸孔的轴向中间位置的、 与该轴向垂直的截面上呈椭圆形状或者长 圆形状的形状。 权 利 要 求 书 CN 103890361 A 2 1/5 页 3 汽缸体的制造方法及汽缸体 技术领域 0001 本发明涉及一种在缸孔内表面形成喷镀膜的汽缸体的制造方法及汽缸体。 背景技术 0002 从内燃机的输出、 燃料消耗、 提高排气性能或小型化、 轻型化这样的观点出发， 对 于废弃应用于铝。
6、汽缸体的缸孔的缸套的设计要求呼声很高。作为替代技术， 有在铝合金制 的汽缸体的缸孔内表面形成由铁类材料构成的喷镀膜的技术 ( 参照下记专利文献 1)。 0003 专利文献 1 ： 日本特开 2006-291336 号公报 发明内容 0004 发明要解决的问题 0005 但是， 当使用螺栓等连接件来将轴承盖安装于在缸孔内表面形成有喷镀膜的汽缸 体时， 因轴承盖与连接件连接而产生的应力会导致缸孔变形。 在变形了的缸孔中， 缸孔内表 面的圆柱度变差， 因此， 缸孔内表面的形状不会成为标准的圆筒形 ( 满足所要求的圆柱度 的圆筒形)。 更详细而言， 在与缸孔的轴向垂直的截面中的缸孔内表面的形状不是标准。
7、的圆 形 ( 满足所要求的圆度的圆形 )， 而是椭圆形或者长圆形。 0006 因此， 在将轴承盖安装在了汽缸体后， 在对形成于缸孔内表面的喷镀膜进行珩磨 加工等精加工的情况下， 在该精加工的过程中， 有必要将缸孔内表面的形状修正为标准的 圆筒形。因此， 精加工的操作性变差。 0007 本发明的目的在于 ： 在将轴承盖安装在了汽缸体后， 提高对缸孔内表面的喷镀膜 进行的精加工的操作性。 0008 用于解决问题的方案 0009 本发明的第 1 技术方案是一种汽缸体的制造方法， 为了通过将轴承盖安装于汽缸 体而使缸孔的内表面变形为目标形状， 将轴承盖安装前的汽缸体中的缸孔的内表面加工为 与目标形状不。
8、同的第 1 形状， 在具有该第 1 形状的缸孔的内表面形成喷镀膜。 0010 本发明的第 2 技术方案是一种汽缸体， 其具有 ： 被加工成了与目标形状不同的第 1 形状的缸孔的内表面和形成于具有第 1 形状的缸孔的内表面上的喷镀膜。 附图说明 0011 图 1 是表示在本发明的第 1 实施方式的汽缸体上安装了轴承盖的状态的剖视图。 0012 图2是表示由向汽缸体安装轴承盖而引起的缸孔的变形形态的说明图， 图2的(a) 是图 1 的 A 向视图， 图 2 的 (b) 是图 1 的 B 向视图。 0013 图 3 是表示第 1 实施方式的汽缸体的制造方法的流程图。 0014 图 4 是表示图 3 。
9、的流程图中的喷镀工序的作业内容的说明图。 0015 图 5 是对应于图 4 的作业内容的缸孔的形状变化的图。 0016 图 6 是表示在将轴承盖安装于汽缸体前将缸孔的内表面加工成相对于标准的圆 说 明 书 CN 103890361 A 3 2/5 页 4 筒形产生了变形的状态的剖视图。 0017 图 7 是表示图 6 的加工后的缸孔的形状， 图 7 的 (a) 是图 6 的 A 向视图， 图 7 的 (b) 是图 6 的 B 向视图。 0018 图8是表示对本发明的第2实施方式的喷镀膜进行的精加工的说明图， 图8的(a) 是表示粗珩磨加工， 图 8 的 (b) 是表示精珩磨加工。 具体实施方式。
10、 0019 以下， 基于附图说明本发明的实施方式。 0020 ( 第 1 实施方式 ) 0021 图 1 所示的汽车用 V 型发动机的汽缸体 1 是由铝合金制造的， 在该缸孔 3 的内表 面形成有喷镀膜 5 而提高了耐磨性等特性。形成喷镀膜 5 的方法作为一直以来所公知的方 法 ： 例如， 使未图示喷镀枪边旋转边插入缸孔 3 内， 并使喷镀枪沿缸孔的轴向往复移动， 从 喷镀枪的顶端的喷嘴部喷出熔滴并使熔滴附着于缸孔 3 的内表面。从喷镀枪的外部将由铁 类材料构成的金属丝作为喷镀用材料依次向喷嘴部供给， 并利用等离子体电弧等热源使该 金属丝熔融而产生熔滴。 0022 轴承盖 7 借助作为连接件的。
11、多个螺栓 9 而被连接固定于汽缸体 1 的下表面。轴承 盖 7 在与汽缸体 1 之间支承曲轴 15。轴承盖 7 的轴承部 13 与汽缸体 1 的轴承部 11 一起支 承曲轴 15 的轴颈部 17 而使曲轴 15 的轴颈部 17 能够旋转。 0023 在轴承盖 7 中的与汽缸体 1 相反的一侧的下表面安装有未图示的油盘， 在汽缸体 1 的与轴承盖 7 相反的一侧的上表面安装有未图示的汽缸盖。 0024 图 3 是表示第 1 实施方式的汽缸体 1 的制造方法的流程图。在铸造工序 19 中， 在 铸造加工了汽缸体 1 后， 在喷镀工序 21 中， 在缸孔 3 的内表面形成喷镀膜 5。在喷镀工序 21。
12、 后， 作为前加工工序 23， 进行对汽缸体 1 的外形的机械加工， 并实施漏泄试验 25。 0025 漏泄试验 25 是关于对水套 1a 内的冷却水泄露、 曲柄箱 1b 内的润滑油泄露的液体 泄露检查。该漏泄试验 25 是利用一直以来所公知的方法来进行的， 例如在使水套 1a 内、 曲 柄箱 1b 内处于密闭状态下提高水套 1a 内、 曲柄箱 1b 内的内部压力， 并判断该内部压力经 过规定时间后是否还维持在规定值以上。 0026 在漏泄试验 25 之后， 进入轴承盖安装工序 27， 利用多个螺栓 9 将轴承盖 7 连接固 定于汽缸体 1。之后， 进入精加工工序 29， 在该工序中， 对形成。
13、于缸孔 3 的内表面的喷镀膜 5 进行珩磨加工等精加工。 0027 在轴承盖安装工序 27 中， 由于连接多个螺栓 9 而产生的应力而导致缸孔 3 变形。 假设， 安装轴承盖 7 前的汽缸体 1 的缸孔 3 的内表面形成为通常的圆筒形时， 由于螺栓 9 连 接时的缸孔 3 的变形， 而导致缸孔 3 内表面的圆柱度变差。即， 在安装轴承盖 7 之前， 即使 缸孔 3 内表面的形状是标准的圆筒形 ( 满足所要求的圆柱度的圆筒形 )， 在安装了轴承盖 7 后， 缸孔 3 内表面的形状未成为标准的圆筒形。更详细而言， 在与缸孔 3 的轴向垂直的截面 中的缸孔3内表面的形状并不是图2虚线所示的标准的圆形。
14、(满足所要求的圆度的圆形)， 而是椭圆形或者长圆形。例如， 如图 2 的 (a) 和图 2 的 (b) 的实线所示， 缸孔 3 变形为椭圆 形或者长圆形， 椭圆形或者长圆形是对应于图 1 的左右方向的方向上的长度 ( 变形后的长 径 )P1 比与图 1 的纸面正交的方向相对应的方向上的长度 ( 变形后的短径 )Q1 长的形状。 说 明 书 CN 103890361 A 4 3/5 页 5 此外， 与图 1 的纸面正交的方向是与曲轴 15 的旋转轴线 O 平行的方向， 图 1 的左右方向是 与正交于曲轴 15 的旋转轴线 O 的平面平行的方向。 0028 上述缸孔 3 的变形是由于在图 1 中相。
15、对于左右两侧的缸孔 3 互相之间的中心而位 于左右两侧的螺栓 9 的连接使左右的缸孔 3 周边部分分别向左右 ( 图 1 中箭头 C 所示的方 向 ) 倾倒变形而产生的。该倾倒变形是以左右的缸孔 3 相互之间的中心为边界而产生的。 也可以说， 上述缸孔 3 的变形是由于连接隔着曲轴 15 的旋转轴线 O 位于两侧的螺栓 9 而使 缸孔 3 的沿着与旋转轴线 O 正交的方向并排的周边部分绕旋转轴线 O 向彼此远离的方向旋 转而产生的。 0029 在缸孔 3 的内表面的圆柱度变差了的状态下， 利用精加工工序 29 对缸孔 3 内表面 的喷镀膜 5 进行珩磨加工的情况， 与在圆柱度未变差状态下进行精。
16、加工工序 29 的情况相 比， 必须确保大量的缸孔 3 内表面的加工量。即， 与垂直于缸孔 3 的轴向的截面中的椭圆形 或者长圆形的短径部分相对应的区域的加工量需要比与长径部分相对应的区域的加工量 多。 为了消化这样的加工量的不均衡(偏置)， 需要预先在缸孔3内表面整体形成较厚的喷 镀膜， 从而导致使用在喷镀膜形成方面的材料增加。 0030 因此， 在本实施方式中， 在图 3 所示的喷镀工序 21 中， 实施图 4 所示的作业。即， 由于将轴承盖 7 安装于汽缸体 1 会导致缸孔 3 的变形， 为了使缸孔 3 内表面变形为标准的 圆筒形 ( 目标形状 )， 而将缸孔 3 的内表面加工成预变形前。
17、形状 ( 第 1 形状 )( 作业 21a)。 该变形前形状是与作为目标形状的标准的圆筒形不同的形状， 例如， 通过使标准的圆筒形 向与将轴承盖 7 安装于汽缸体 1 时所产生的缸孔 3 的变形方向相反的方向变形而得到的形 状。此外， 例如， 在将轴承盖 7 安装于汽缸体 1 时所产生的缸孔 3 的变形是沿着某个方向的 伸长变形的情况下， 相反方向的变形就是指沿着相同方向的收缩变形。即， 在安装轴承盖 7 时的变形是以与缸孔3的轴向垂直的截面沿着某个恒定方向拉伸的方式使缸孔3变形的情 况下， 相反方向的变形是指以该截面沿着相同方向收缩的方式使缸孔 3 变形。或者， 该相反 方向的变形也可以认为。
18、是以该截面向与安装轴承盖 7 时的伸长方向正交的方向拉伸的方 式使缸孔 3 变形。 0031 图 6 是表示将缸孔 3 的内表面加工成变形前形状的方法， 例如， 使镗杆 35 边插入 缸孔 3 内边旋转， 并使设置于镗杆 35 的顶端的切刀 37 沿着缸孔 3 的内表面边移动边工作。 切刀 37 的位置能够利用 NC 控制连续地控制。 0032 如图 7 的 (a) 和图 7 的 (b) 所示， 利用图 4 的作业 21a 中的加工， 将与缸孔 3 的轴 向垂直的截面中的缸孔 3 内表面的形状不形成为标准的圆形， 而是形成为椭圆形或者长圆 形。更详细而言， 缸孔 3 内表面的形状形成为对应于与。
19、图 6 的纸面正交方向的方向上的长 度 ( 变形前的长径 )P2 比对应于图 6 的左右方向的方向上的长度 ( 变形前的短径 )Q2 长的 椭圆形或者长圆形。该椭圆形或者长圆形是使标准的圆形向与将轴承盖 7 安装于汽缸体 1 时所产生的缸孔 3 的变形方向相反的方向变形而得到的形状。此外， 与图 6 的纸面正交的 方向是与曲轴 15 的旋转轴线 O 平行的方向， 图 6 的左右方向是与正交于曲轴 15 的旋转轴 线 O 的平面平行的方向。 0033 利用图 4 的作业 21a 进行加工后， 利用以往公知的喷镀技术在具有变形前形状的 缸孔 3 的内表面形成喷镀膜 5( 作业 21b)。图 5 的。
20、 (a) 和图 5 的 (b) 分别表示实施了图 4 这样的作业 21a、 21b 后的缸孔 3 的形状。图 5 的 (a) 和图 5 的 (b) 中的尺寸 P2 相当于图 说 明 书 CN 103890361 A 5 4/5 页 6 7 的 (a) 和图 7 的 (b) 的缸孔 3 的长度 ( 变形前的长径 )P2。 0034 在形成喷镀膜 5 的喷镀工序 21 之后， 依次实施前加工工序 23 和漏泄试验 25。 0035 在漏泄试验 25 后， 在轴承盖安装工序 27 中， 向具有加工成图 7 的形状的缸孔 3 的 汽缸体 1 安装轴承盖 7。由在安装轴承盖 7 时的螺栓 9 的连接而产。
21、生的应力的作用方向是 与在图 2 中的长度 ( 变形后的长径 )P1 相对应的方向。 0036 与图 2 中的长度 ( 变形后的长径 )P1 相对应的方向与图 7 的长度 ( 变形前的短 径 )Q2 的方向相对应。因此， 在螺栓 9 连接时， 与缸孔 3 的轴向垂直的截面中的缸孔 3 内表 面的形状从图 7 的椭圆形或者长圆形变形为标准的圆形。 0037 即， 与图 7 的变形前的椭圆形或者长圆形的长径 P2 相对应的长度方向和与图 2 的 变形后的椭圆形或者长圆形的长径 P1 相对应的长度方向彼此正交。因此， 通过将轴承盖 7 安装于汽缸体1， 图7的椭圆形或者长圆形被矫正而如图5的(c)所。
22、示那样变形为标准的圆 形。由此， 缸孔 3 内表面的形状被矫正为标准的圆筒形。 0038 特别是， 在本实施方式中， 缸孔 3 的变形前形状至少是在缸孔 3 的轴向中间位置 ( 轴向长度 L 的中点 ) 的、 与该轴向垂直的截面中呈椭圆形或者长圆形的形状。因此， 利用 在将轴承盖 7 安装于汽缸体 1 时产生的应力， 能够将缸孔 3 的内表面整体更可靠地矫正为 标准的圆筒形。 0039 此外， 缸孔 3 的变形前形状也可以使与缸孔 3 的轴向垂直的截面的形状根据其轴 向位置而变化。将轴承盖 7 安装在了汽缸体 1 时产生的缸孔 3 内表面的变形的方向或者变 形量根据缸孔 3 的轴向位置发生变化。
23、的情况下， 能够使缸孔 3 的截面形状与该变形的方向 或者变形量的分布相对应地发生变化。由此， 能够使在将轴承盖 7 安装在了汽缸体 1 后的 缸孔 3 的内表面整体的形状进一步接近理想的圆筒形。 0040 在精加工工序 29 中， 对已矫正成标准的圆筒形的缸孔 3 内表面的喷镀膜 5 利用珩 磨加工实施精加工。在这里， 如图 5 的 (c) 所示， 因为喷镀膜 5 的内表面的形状成为具有标 准的圆形截面的标准的圆筒形， 在对喷镀膜 5 实施的珩磨加工中， 就不需要修正圆柱度的 加工。因此， 能够提高精加工的作业效率， 抑制操作性变差。 0041 此外， 就像对变形为图 2 所示的椭圆形或者长。
24、圆形的缸孔内表面的喷镀膜进行精 加工的情况那样， 无需为了将喷镀膜的内表面修正为标准的圆筒形而使用规定量以上的大 量的覆膜材料。 因此， 能够减少覆膜材料的使用量， 能够抑制材料成本并且能够缩短形成喷 镀膜 5 时的作业时间。 0042 此外， 在本实施方式的汽缸体 1 的制造方法中， 紧接着铸造工序 19 设定有喷镀工 序21。 其原因在于， 在将喷镀工序21设定为例如即将进行精加工工序29等的后工序时， 在 发现了铸造缺陷的情况下造成的损伤将增大。即， 在喷镀时发现了铸造缺陷时， 将汽缸体 1 废弃， 从而使从铸造作业到喷镀作业之间的前加工工序 23 等所需要的加工费用被浪费。 0043 。
25、此外， 通过紧接着铸造工序 19 来设定喷镀工序 21， 能够进一步减少之后的制造工 序的流水线改造部分， 也能够有助于设备成本的降低。在将喷镀工序 21 设定为例如即将进 行精加工工序29等的后工序时， 需要将喷镀工序21编入现行流水线的中途， 从而使流水线 的改造规模变大。 0044 这样一来， 希望将喷镀工序 21 尽可能设定为紧跟着铸造工序 19。 0045 ( 第 2 实施方式 ) 说 明 书 CN 103890361 A 6 5/5 页 7 0046 在轴承盖安装工序 27， 在将轴承盖 7 安装在了在缸孔 3 的内表面形成有喷镀膜 5 的汽缸体 1 后， 在精加工工序 29 中，。
26、 对喷镀膜 5 实施珩磨加工等精加工。在第 2 实施方式 中， 作为精加工进行粗珩磨加工和精珩磨加工。在本实施方式中， 如图 8 的 (a) 所示， 在将 作为半精加工工具的粗珩磨头 39 和驱动粗珩磨头 39 旋转的驱动部 41 侧彼此固定并且刚 性连接的状态下， 进行粗珩磨加工。 0047 如采用图2所说明的那样， 存在如下的倾向 ： 与缸孔3的轴向垂直的截面中的缸孔 3内表面的形状在将轴承盖7连接固定在了汽缸体1时沿恒定的方向伸长， 例如变形为椭圆 形或者长圆形。在精加工工序 29 中， 因为在将粗珩磨头 39 和驱动部 41 侧刚性连接的状态 下进行粗珩磨加工， 例如， 能够将变形成了。
27、椭圆形或者长圆形的缸孔 3 内表面的形状有效 地修正成圆形。由此， 能够进一步提高精加工中的作业效率。 0048 如图 8 的 (b) 所示， 在将精加工珩磨头 45 和驱动部 47 侧利用万向节 49 连接而处 于浮置状态下， 执行粗珩磨加工后的精珩磨加工。 由此， 能够高效且高精度地对粗珩磨加工 后的喷镀膜面进行精加工。 0049 以上， 虽然对本发明的实施方式进行了说明， 但这些实施方式只不过是为了容易 理解本发明而记载的单纯的例示， 本发明并不限于这些实施方式。本发明的保护范围并不 限于上述实施方式所公开的具体的技术事项， 也包含由这些技术事项容易导出的各种各样 的变形、 变更、 替代。
28、技术等。例如， 在上述各实施方式中， 使用汽车用 V 型发动机的汽缸体 1 来进行了说明， 但本发明也能应用于直列发动机的汽缸体。 此外， 虽然列举出满足所要求的 圆柱度的圆筒形作为缸孔 3 内表面的目标形状的例子， 但其形状并没有特别限定， 也可以 是截面为椭圆的圆筒形。 0050 本申请基于 2011 年 12 月 22 日提出的日本特愿第 2011-281331 号主张优先权， 并 将该申请的全部内容通过参照而编入到本说明书中。 0051 产业上的可利用性 0052 采用本发明， 通过将轴承盖安装于汽缸体， 能够使缸孔的喷镀膜的内表面变形成 满足所要求的圆柱度的标准的圆筒形。在之后的对喷。
29、镀膜的精加工中， 因为不需要修正圆 柱度的加工， 因此使精加工的作业效率提高。 0053 附图标记说明 0054 1 汽缸体 0055 3 缸孔 0056 5 喷镀膜 0057 7 轴承盖 0058 39 粗珩磨头 ( 半精加工工具 ) 0059 41 驱动部 说 明 书 CN 103890361 A 7 1/5 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103890361 A 8 2/5 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103890361 A 9 3/5 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103890361 A 10 4/5 页 11 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103890361 A 11 5/5 页 12 图 8 说 明 书 附 图 CN 103890361 A 12 。